DE102006062354A1 - Drive arrangement for a portable working device - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Antriebsanordnung (20) für ein handgeführtes Arbeitsgerät (10) für den Landschafts-, Forst- und Gartenbau vorgeschlagen, mit einem Elektromotor (M), einem Speicher (A) für elektrische Energie und einer Steuervorrichtung (S) für den aus dem Energiespeicher (A) gespeisten Elektromotor (M), wobei der Elektromotor (M) eine bestimmte, insbesondere lineare Kennlinie (30) zwischen dem von dem Elektromotor (M) aufgenommenen elektrischen Strom (i) und der Drehzahl (w) einer Abtriebswelle (22) des Elektromotors (M) besitzt, wobei die Steuervorrichtung (S) Strombegrenzungsmittel (26) aufweist, die den durch den Elektromotor (M) fließenden Strom (i) auf einen Maximalwert begrenzen, um den Eletromotor (M) vor einer Überlastung zu schützen. Dabei begrenzt die Steuervorrichtung (S) die Stromaufnahme des Elektromotors (M) in einem Bereich niedriger Drehzahlen in Abhängigkeit von der Drehzahl auf Werte, die deutlich kleiner sind als die Kennlinienwerte, die sich für diese Drehzahlen aus der Kennlinie (30) des Elektromotors (M) ergeben.It is proposed a drive arrangement (20) for a hand-held implement (10) for landscaping, forestry and horticulture, with an electric motor (M), a memory (A) for electrical energy and a control device (S) for the from Energy storage (A) powered electric motor (M), wherein the electric motor (M) has a specific, in particular linear characteristic (30) between the electric motor (M) recorded electrical current (i) and the rotational speed (w) of an output shaft (22) of the electric motor (M), the control device (S) having current limiting means (26) limiting the current (i) flowing through the electric motor (M) to a maximum value in order to protect the electric motor (M) from overloading. In this case, the control device (S) limits the current consumption of the electric motor (M) in a range of low rotational speeds as a function of the rotational speed to values that are significantly smaller than the characteristic values which for these rotational speeds from the characteristic curve (30) of the electric motor (M ).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein mobiles, insbesondere handgeführtes oder portables Arbeitsgerät für den Landschafts-, Forst- und Gartenbau, mit einem Elektromotor, einem Speicher für elektrische Energie, und einer Steuervorrichtung für den aus dem Energiespeicher gespeisten Elektromotor, wobei der Elektromotor eine bestimmte, insbesondere lineare Kennlinie zwischen dem von dem Elektromotor aufgenommenen elektrischen Strom und der Drehzahl einer Abtriebswelle des Elektromotors besitzt, wobei die Steuervorrichtung Strombegrenzungsmittel aufweist, die den durch den Elektromotor fließenden Strom auf einen Maximalwert begrenzen, um den Elektromotor vor einer Überlastung zu schützen.The The present invention relates to a drive arrangement for a mobile, especially hand-held or portable work equipment for the Landscape, forestry and horticulture, with an electric motor, a Memory for electrical energy, and a control device for the off the electric energy-powered electric motor, wherein the electric motor a certain, in particular linear characteristic between that of the electric motor absorbed electric current and the rotational speed of an output shaft of the electric motor, wherein the control device current limiting means comprising the current flowing through the electric motor to a maximum value limit to protect the electric motor from overloading.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein entsprechendes Verfahren zum Steuern eines Elektromotors sowie ein handgeführtes Arbeitsgerät für den Landschafts-, Forst- und Gartenbau mit einer solchen Antriebsanordnung.The The present invention further relates to a corresponding method for controlling an electric motor and a hand-held implement for landscaping, Forestry and horticulture with such a drive arrangement.
Auf nahezu allen Gebieten der Elektrotechnik ist es bekannt, Mittel zur Strombegrenzung dazu zu verwenden, stromführende Bauteile vor einer Überlastung zu schützen. Diese Strombegrenzungsmittel kommen erst dann zur Wirkung, wenn der Strom bestimmte, vorab festgelegte Grenzen überschreitet (bspw. aufgrund des Versagens von anderen Bauteilen, aufgrund von Fehlbedienungen, etc.). Der Strom wird also mit anderen Worten in der Regel unabhängig von der angelegten Spannung und/oder unabhängig von dem jeweiligen elektrischen Widerstand auf einen Maximalwert begrenzt.On Almost all areas of electrical engineering are well-known means to use current limiting, current carrying components from overloading to protect. These current limiting devices only come into effect when the current exceeds certain predetermined limits (eg due to the failure of other components, due to incorrect operation, Etc.). In other words, the current is usually independent of the applied voltage and / or independent of the respective electrical Resistance limited to a maximum value.
Aus
dem Dokument
Auf
dem Gebiet der Arbeitsgeräte
für den Landschafts-,
Forst- und Gartenbau sind zum einen solche Geräte bekannt, die von einem Verbrennungsmotor
angetrieben werden. Diese Geräte
werden häufig
im professionellen Bereich eingesetzt. Ferner sind solche Arbeitsgeräte bekannt,
die elektrisch angetrieben werden. Hierbei ist es insbesondere auf
dem Gebiet der privaten Anwendungen bekannt, den Elektromotor aus
dem Netz zu speisen. Dies bedingt eine Verbindung eines ortsfesten
Netzsteckers mit dem Arbeitsgerät über ein
Kabel. Derartige Geräte
sind für
den professionellen Bereich in der Regel nicht verwendbar, da ein
Netzstecker nicht in angemessener Entfernung zur Verfügung steht. Bei
den elektrisch angetriebenen Arbeitsgeräten sind, ebenfalls im Bereich
der privaten Anwendung sowie im Profibereich, auch solche Arbeitsgeräte bekannt,
die aus einem elektrischen Energiespeicher (z. B. NiCd-Akkumulator) gespeist
werden. Seit einigen Jahren sind jedoch auch Akkumulatoren auf Lithiumbasis
in Anwendung. Derartige Akkumulatoren sind generell auch für professionelle
Arbeitsgeräte geeignet,
siehe
Vor dem obigen Hintergrund ist es die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Antriebsanordnung für ein handgeführtes Arbeitsgerät, ein verbessertes Verfahren zum Steuern eines Elektromotors für eine solche Antriebsanordnung und ein verbessertes handgeführtes Arbeitsgerät für den Landschafts-, Forst- und Gartenbau anzugeben.In front In the above background, it is the object of the invention to provide an improved Drive arrangement for a hand-held Implement, an improved method for controlling an electric motor for such Drive arrangement and an improved hand-held implement for landscape, Indicate forestry and horticulture.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Antriebsanordnung dadurch gelöst, dass die Steuervorrichtung die Stromaufnahme des Elektromotors in einem Bereich niedriger Drehzahlen generell auf Wert begrenzt, die deutlich kleiner sind als die Kennlinienwerte, die sich für diese Drehzahlen aus der Kennlinie des Elektromotors ergeben.These Task is characterized by the drive assembly mentioned above solved, that the control device, the current consumption of the electric motor in a range of low speeds generally limited to value, the are significantly smaller than the characteristic values that are suitable for this Speeds resulting from the characteristic of the electric motor.
Elektromotoren haben generell eine Kennlinie, die bei niedrigen Drehzahlen eine hohe Stromaufnahme und bei hohen Drehzahlen eine niedrige Stromaufnahme zeigt. Eine hohe Stromaufnahme bedeutet dabei in der Regel auch ein hohes, von dem Elektromotor abgegebenes Drehmoment.electric motors generally have a characteristic that at low speeds a high power consumption and at high speeds low power consumption shows. A high current consumption usually means as well a high, output from the electric motor torque.
Verbrennungsmotoren haben demgegenüber eine Kennlinie, die bei niedrigen Drehzahlen ein relativ geringes Drehmoment bereitstellt, in einem mittleren Drehzahlbereich ein relativ hohes Drehmoment, und in einem Bereich hoher Drehzahlen wieder ein relativ geringes Drehmoment.combustion engines have in contrast a characteristic that is relatively low at low speeds Torque provides, in a medium speed range relatively high torque, and in a range of high speeds again a relatively low torque.
Generell ist die Charakteristik von Elektromotoren, in Bereichen niedriger Drehzahlen hohe Momente zur Verfügung zu stellen, durchaus erwünscht.As a general rule is the characteristic of electric motors, lower in areas Speeds high moments available to ask, quite desirable.
Mit der vorliegenden Erfindung wird jedoch vorgeschlagen, gerade im Bereich niedriger Drehzahlen die Stromaufnahme generell, d. h. unabhängig von anderen Parametern zu begrenzen. Mit anderen Worten prägt die Steuervorrichtung dem Elektromotor eine neue Kennlinie auf, die im Bereich niedriger Drehzahlen eine geringere Stromaufnahme bedingt.With the present invention, however, it is proposed to limit the current consumption in general, ie independently of other parameters, especially in the region of low rotational speeds. With ande Ren words, the control device to the electric motor to a new characteristic, which causes a lower power consumption in the range of low speeds.
Dies hat zur Folge, dass das von dem Arbeitsgerät im Bereich niedriger Drehzahlen zur Verfügung gestellte Drehmoment generell kleiner ist als es durch den verwendeten Elektromotor möglich wäre. Obgleich dies auf den ersten Blick nachteilig erscheint, ist hiermit eine Reihe von Vorteilen verbunden.This As a result, that of the implement in the range of low speeds to disposal Asked torque is generally smaller than it is used by the Electric motor possible would. Although this seems disadvantageous at first glance, is hereby a Series of advantages.
Bei Arbeitsgeräten für den Landschafts-, Forst- und Gartenbau werden die Arbeitsgerate häufig auf eine Nenndrehzahl angesteuert. Andererseits verändert sich die Last für den Elektromotor ständig, und zwar beispielsweise aufgrund veränderten Verhaltens des Benutzers, aufgrund veränderter Verhältnisse (beispielsweise dicke Äste/dünne Äste, etc.).at implements for the Landscaping, forestry and horticulture are the work tools often on a rated speed controlled. On the other hand, the load for the electric motor changes constantly, and for example, due to changed Behavior of the user, due to changed circumstances (eg thick branches / thin branches, etc.).
Wird die Last stark erhöht, verringert sich die Drehzahl des Motors. Dies führt zu einem relativ starken Stromanstieg und damit zu einem relativ hohen Stromverbrauch. Dies verringert die Einsatzzeit des portablen Energiespeichers. Ferner verringert sich der Wirkungsgrad des Motors.Becomes the load is greatly increased, the speed of the motor decreases. This leads to a relatively strong Current increase and thus to a relatively high power consumption. This reduces the operating time of the portable energy storage. Further reduces the efficiency of the engine.
Durch die „aktive" Strombegrenzung im Bereich niedriger Drehzahlen wird folglich erreicht, dass der Stromverbrauch in solchen Situationen verringert wird. Dies verlängert die Einsatzzeit des Energiespeichers. Ferner erhält der Benutzer ein besseres „Feedback", wenn er eine zu große Kraft auf das Arbeitsgerät ausübt. Bei herkömmlichen Antriebsanordnungen mit Elektromotor zeigt sich dies für den Benutzer weniger stark, da der Elektromotor im Bereich niedriger Drehzahlen dann ein höheres Drehmoment bereitstellt. Dagegen erhält der Benutzer eines Arbeitsgerätes mit einer Antriebsanordnung der vorliegenden Erfindung eine bessere Reaktion auf sein Verhalten.By the "active" current limit in the range of low speeds is thus achieved that the Power consumption is reduced in such situations. This extends the Operating time of the energy storage. Furthermore, the user gets a better "feedback" when he gets one too size Force on the implement exercises. In conventional Drive arrangements with electric motor show this to the user less strong, because the electric motor in the low-speed range then a higher torque provides. In contrast receives the user of a working device with a drive assembly of the present invention a better Reaction to his behavior.
Insgesamt kann hierdurch auch verhindert werden, dass der Elektromotor zu schnell überhitzt. Die generelle Begrenzung der Stromaufnahme kann eine herkömmliche Strombegrenzung auf einen Maximalstrom ersetzen. Es versteht sich jedoch, dass auch eine zusätzliche Strombegrenzungseinrichtung zum Verhindern einer Überlastung des Elektromotors vorhanden sein kann, beispielsweise eine Schmelzsicherung oder Ähnliches. Der Maximalstrom einer solchen zusätzlichen Strombegrenzungseinrichtung ist jedoch in der Regel höher als der von den erfindungsgemäßen generellen Strombegrenzungsmitteln zugelassene Maximalstrom.All in all This can also be prevented that the electric motor to quickly overheated. The general limitation of power consumption can be a conventional Replace current limit to a maximum current. It goes without saying however, that too an extra Current limiting device for preventing overloading the electric motor may be present, for example, a fuse or similar. The maximum current of such an additional current limiting device is however, usually higher than that of the general invention Current limiters approved maximum current.
Die Begrenzung der Stromaufnahme in dem Bereich niedriger Drehzahlen erfolgt dabei erfindungsgemäß in Abhängigkeit von der Drehzahl. Mit anderen Worten wird die Stromaufnahme innerhalb dieses Bereiches niedriger Drehzahlen nicht auf einen einzelnen fixen Stromwert begrenzt. Vielmehr kann die Strombegrenzung innerhalb dieses Bereiches bei unterschiedlichen Drehzahlen unterschiedlich stark ausgeprägt sein. Die hierdurch erzeugte Steuerkennlinie kann folglich in dem Bereich niedriger Drehzahlen eine Steigung ungleich Null besitzen, oder eine Mehrzahl von Abschnitten mit unterschiedlichen Steigungen. Auch nicht lineare Steuerkennlinienabschnitte in diesem Bereich sind realisierbar.The Limitation of power consumption in the range of low speeds takes place according to the invention in dependence from the speed. In other words, the power consumption is within this Range of low speeds not to a single fixed current value limited. Rather, the current limit can be within this range be different pronounced at different speeds. The control characteristic generated thereby can thus in the area low speeds have a non-zero slope, or a plurality of sections with different gradients. Also not linear control curve sections in this area are feasible.
Ferner ermöglicht die Erfindung, die Leistungscharakteristik des Arbeitsgerätes anwendungsoptimal einzustellen.Further allows the invention, the performance characteristics of the implement application optimal adjust.
Die obige Aufgabe wird ferner durch ein entsprechendes Verfahren zum Steuern eines Elektromotors sowie durch ein handgeführtes Arbeitsgerät mit einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung gelöst.The The above object is further by a corresponding method for Controlling an electric motor and by a hand-held implement with a Drive arrangement according to the invention solved.
Wie erwähnt, erfolgt die Begrenzung der Stromaufnahme in dem Bereich niedriger Drehzahl generell, also im Wesentlichen unabhängig von weiteren Betriebsparametern der Antriebsanordnung.As mentioned, the limitation of the current consumption in the area is lower Speed generally, ie essentially independent of other operating parameters the drive assembly.
Insbesondere soll die generelle Begrenzung der Stromaufnahme unabhängig von der Temperatur des Elektromotors erfolgen.Especially should the general limitation of power consumption regardless of the temperature of the electric motor done.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform unterteilt die Steuervorrichtung den von der Kennlinie des Elektromotors vorgegebenen Drehzahlbereich in eine Mehrzahl von wenigstens drei Drehzahlbereichen, wobei zumindest in einem mittleren Drehzahlbereich ein Steuerkennlinienabschnitt mit einer geringeren Steigung als die Kennlinie des Elektromotors eingerichtet ist.According to one another preferred embodiment the control device divides the from the characteristic of the electric motor predetermined speed range in a plurality of at least three Speed ranges, wherein at least in a medium speed range a control characteristic section with a smaller slope than the characteristic of the electric motor is set up.
Bei dieser Ausführungsform wird eine „aktive" Strombegrenzung bereits in einem mittleren Drehzahlbereich eingerichtet.at this embodiment becomes an "active" current limit already set up in a medium speed range.
Hierdurch lässt sich die Steuerkennlinie der Steuervorrichtung in dem mittleren Bereich beispielsweise qualiativ und/oder quantitativ an die Kennlinie eines Verbrennungsmotors anpassen. Dies ermöglicht einen Betrieb eines bestimmten Typs von Arbeitsgerät, unabhängig davon, ob das Gerät durch eine erfindungsgemäße Antriebsanordnung angetrieben wird oder durch eine Antriebsanordnung mit Verbrennungsmotor. Der Benutzer muss sich daher nicht auf unterschiedliche Arbeitsweisen einstellen.hereby let yourself the control characteristic of the control device in the central region For example, qualitatively and / or quantitatively to the characteristic of a Adjust combustion engine. This allows operation of a certain type of work equipment, independently of whether the device by a drive arrangement according to the invention is driven or by a drive assembly with internal combustion engine. The user therefore does not have to work in different ways to adjust.
Hierbei ist von besonderem Vorteil, wenn in einem unteren Drehzahlbereich ein Steuerkennlinienabschnitt mit einer Steigung eingerichtet ist, die kleiner ist als die Steigung des Steuerkennlinienabschnittes in dem mittleren Drehzahlbereich.in this connection is of particular advantage when in a lower speed range a control characteristic section is set up with a slope, which is smaller than the slope of the control characteristic section in the middle speed range.
Dies ermöglich eine relativ gesehen stärkere aktive Strombegrenzung bei niedrigen Drehzahlen als bei mittleren Drehzahlen.This allows a relatively stronger active Current limitation at low speeds than at medium speeds.
Ferner kann erreicht werden, dass die Strombegrenzung sich von Steuerkennlinienabschnitt zu Steuerkennlinienabschnitt annähernd kontinuierlich ändern lässt. Es kann ein stetiger Steuerkennlinienverlauf eingerichtet werden, so dass ein ruckfreier Betrieb des Arbeitsgerätes möglich ist.Further can be achieved that the current limit of the control curve section approximate to control curve section change continuously leaves. You can set up a steady control curve history so that a jerk-free operation of the implement is possible.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Steigung des Steuerkennlinienabschnittes in dem unteren Drehzahlbereich null.According to one particularly preferred embodiment is the slope of the control characteristic section in the lower Speed range zero.
Auf diese Weise kann für den Bereich sehr niedriger Drehzahlen der Strom relativ stark begrenzt werden, um so einer Überlastung des Motors bzw. einer zu starken Leistungsentnahme aus dem portablen Energiespeicher entgegenzuwirken.On this way can for the range of very low speeds of electricity are relatively severely limited, such an overload of the motor or an excessive power extraction from the portable Counteract energy storage.
Die Steuerkennlinienabschnitte können generell jede beliebige Form besitzen, sind jedoch jeweils vorzugsweise linear ausgebildet. Generell haben die Steuerkennlinienbereiche bevorzugt eine positive Steigung oder eine Steigung von null. Im Bereich sehr niedriger Drehzahlen ist es jedoch generell auch denkbar, einen Steuerkennlinienabschnitt mit negativer Steigung einzurichten.The Control characteristic sections can generally have any shape, but are each preferably formed linear. Generally, the control curve ranges have prefers a positive slope or a slope of zero. in the Range of very low speeds, however, it is also generally conceivable to set up a negative slope control map section.
Insgesamt ist es ferner bevorzugt, wenn in einem oberen Drehzahlbereich im Wesentlichen keine Begrenzung der Stromaufnahme erfolgt.All in all It is further preferred if in an upper speed range in There is essentially no limitation on the power consumption.
Da das in diesem Bereich zur Verfügung gestellte Drehmoment aufgrund der niedrigen Ströme ohnehin relativ gering wird, und zwar aufgrund der Kennlinie des Elektromotors, wird in diesem Bereich vorzugsweise keine Begrenzung der Stromaufnahme durchgeführt.There that is available in this area Torque is relatively low anyway due to the low currents, Because of the characteristic of the electric motor is in this Area preferably no limitation of power consumption performed.
Insgesamt ist es ferner bevorzugt, wenn die Steuervorrichtung die Stromaufnahme des Elektromotors zumindest in dem Bereich niedriger Drehzahlen generell auf Werte begrenzt, die wenigstens 20% kleiner sind als die Kennlinienwerte, die sich für diese Drehzahlen aus der Kennlinie des Elektromotors ergeben.All in all It is further preferred if the control device, the power consumption the electric motor at least in the range of low speeds generally limited to values that are at least 20% smaller than the characteristic values that are suitable for these speeds result from the characteristic of the electric motor.
Hierdurch wird eine wirksame Energieeinsparung in diesem Drehzahlbereich realisiert.hereby An effective energy saving is realized in this speed range.
Vorzugsweise wird die Steuerkennlinie insgesamt an den jeweiligen Anwendungsfall des Arbeitsgerätes angepasst, so dass sich bei gleichem Elektromotor und unterschiedlichen Arbeitsgeräten unterschiedliche Steuerkennlinien ergeben können.Preferably the control characteristic is in total adapted to the respective application of the working device adjusted so that with the same electric motor and different Work tools different Can give control characteristics.
Ferner ist es bevorzugt, wenn der Strom aufgrund einer Spannungsregelung begrenzt wird. Die Führungsgröße kann dabei entweder eine gemessene Drehzahl sein oder ein Kennfeld, das für jeden Elektromotor charakteristisch ist.Further it is preferred if the current is due to a voltage regulation is limited. The reference variable can either be a measured speed or a map, the for every electric motor is characteristic.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es bevorzugt, wenn die Strombegrenzung wirkungsgradoptimal erfolgt. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass durch die Art der Strombegrenzung der Gesamtwirkungsgrad des handgeführten Arbeitsgerätes verbessert ist, so dass insgesamt eine längere Betriebsdauer mit einer vorgegebenen Akkumulatorladung erzielbar ist.at the method according to the invention it is preferred if the current limit is optimal efficiency. In other words, that means by the nature of the current limit the overall efficiency of the hand-held implement improved is, so overall a longer one Operating time achievable with a given accumulator charge is.
Ferner kann der Benutzer über die Strombegrenzung und den Drehmomentverlauf so „geführt" werden, dass er das Gerät mit oder nahe dem optimalen Wirkungsgrad betreibt.Further the user can over the current limit and the torque curve are so "led" that he the device operating at or near optimum efficiency.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beinhaltet die durch die Strombegrenzung erzeugte Steuerkennlinie im Bereich der Strombegrenzung einen Hystereseabschnitt.According to one another preferred embodiment includes the control characteristic generated by the current limitation in the field of current limiting a hysteresis section.
Mit anderen Worten erfolgt die Begrenzung des Stroms innerhalb des Hystereseabschnittes unterschiedlich in Abhängigkeit davon, ob die Drehzahl erhöht wird oder verringert wird.With In other words, the limitation of the current takes place within the hysteresis section different depending of whether the speed increases is or is reduced.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der Hystereseabschnitt so ausgestaltet ist, dass beim Erhöhen der Drehzahl ein relativ hoher Strom aufgenommen wird und dass beim Verringern der Drehzahl ein relativ niedrigerer Strom aufgenommen wird.Especially it is advantageous in this case if the hysteresis section is designed in this way is that while raising the speed of a relatively high current is absorbed and that at Decreasing the speed added a relatively lower power becomes.
Mit anderen Worten kann hierdurch erreicht werden, dass beim Verringern der Drehzahl (beispielsweise aufgrund einer höheren Last) die Stromaufnahme relativ stark ausgeprägt ist, so dass deutliche Energieeinsparungen zu erzielen sind.With In other words, this can be achieved by reducing the speed (for example due to a higher load) the power consumption relatively strong is, so that significant energy savings can be achieved.
Wenn andererseits die Drehzahl erhöht wird, beispielsweise beim Anfahren des Elektromotors aus dem Stillstand, kann bei manchen Anwendungen (beispielsweise bei Motorsägen oder Heckenscheren) ein hohes Losbrechmoment gewünscht sein, so dass beim Erhöhen der Drehzahl nur eine relativ geringe Strombegrenzung durchgeführt wird.If on the other hand increases the speed is, for example, when starting the electric motor from a standstill, can be used in some applications (for example, chainsaw or Hedge shears) a high breakaway torque may be desired, so that when increasing the Speed only a relatively small current limit is performed.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform beinhaltet die durch die Strombegrenzung erzeugte Steuerkennlinie im Bereich der Strombegrenzung einen Abschnitt, bei dem die Steuerkennlinie eine negative Steigung aufweist.According to one another embodiment includes the control characteristic generated by the current limitation in the area of the current limit, a section where the control characteristic has a negative slope.
Bei dieser Ausführungsform wird die Steuerkennlinie noch deutlicher an die typische Kennlinie eines Verbrennungsmotors angenähert, der ja in der Regel auch in einem mittleren Drehzahlbereich ein Drehmomentmaximum aufweist und insbesondere im Bereich niedriger Drehzahlen nur ein geringeres Drehmoment zur Verfügung stellen kann.In this embodiment, the control characteristic is more closely approximated to the typical characteristic of an internal combustion engine, which usually has a maximum torque even in a medium speed range and especially in the range of low speeds only a smaller Can provide torque.
Durch diese Maßnahme kann auch erreicht werden, dass sich das Verhalten des handgeführten Arbeitsgerätes für den Anwender weitgehend einheitlich darstellt, unabhängig davon, ob das Arbeitsgerät von einem Verbrennungsmotor angetrieben ist oder von einem Elektromotor.By This measure can also be achieved that the behavior of the hand-held implement for the user represents largely uniform, regardless of whether the working device of a Internal combustion engine is driven or by an electric motor.
Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass die durch die Strombegrenzung erzeugte Steuerkennlinie im Bereich der Strombegrenzung einen Losbrechabschnitt beinhaltet, in dem bei dem Anfahren des Elektromotors aus dem Stillstand ein sehr hoher Strom aufgenommen wird.alternative this is also possible that the control characteristic generated by the current limitation in the range the current limit includes a breakaway section, in the at the startup of the electric motor from standstill a very high Electricity is absorbed.
Wie oben erwähnt, kann ein solches, hierdurch erzeugtes Losbrechmoment für manche Anwendungen sehr vorteilhaft sein. Generell kann der Losbrechabschnitt relativ schmal ausgestaltet sein, so dass tatsächlich nur bei sehr niedrigen Drehzahlen ein hohes Losbrechmoment bereitgestellt wird, bei allen anderen Drehzahlen in dem Steuerkennlinienabschnitt jedoch eine wirkungsgradoptimale Strombegrenzung realisierbar ist.As mentioned above, Such a breakaway torque generated by this can for some Applications be very beneficial. Generally, the breakaway section relatively narrow, so that actually only at very low Speeds a high breakaway torque is provided at all however, other speeds in the control map section Efficiency-optimal current limit is feasible.
Die Drehzahl des Elektromotors, in Abhängigkeit von welcher die Begrenzung der Stromaufnahme erfolgt, kann bspw. mittels eines Drehzahlsensors gemessen werden.The Speed of the electric motor, depending on which the limit The current consumption takes place, for example, by means of a speed sensor be measured.
Bevorzugt ist es jedoch, wenn die Drehzahl aus den elektrischen Größen des Elektromotors wie der Spannung und/oder des von dem Elektromotor aufgenommenen elektrischen Stromes abgeleitet wird.Prefers However, it is when the speed of the electrical quantities of Electric motor such as the voltage and / or absorbed by the electric motor electric current is derived.
Bei dieser Ausführungsform ist ein separater Drehzahlsensor nicht erforderlich.at this embodiment a separate speed sensor is not required.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It it is understood that the above and the following yet to be explained features not only in the specified combination, but also in other combinations or alone, without to leave the scope of the present invention.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:embodiments The invention are illustrated in the drawings and in the following description explained. Show it:
In
Das
Arbeitsgerät
Das
Arbeitsgerät
kann, wie durch das Messer
Das
Arbeitsgerät
Die
Antriebsanordnung
Der
Energiespeicher A stellt eine Versorgungsspannung UA bereit,
und zwar für
die Steuervorrichtung S. Die Steuervorrichtung S versorgt den Elektromotor
M mit einem elektrischen Strom i. Der Elektromotor M weist eine
Abtriebswelle
Die
Steuervorrichtung S weist zum einen eine an sich bekannte Leistungselektronik
Die
Strombegrenzungsmittel
Die
Strombegrenzungsmittel
Alternativ ist es möglich, in der Steuervorrichtung S ein Kennfeld abzulegen, das für den jeweiligen Elektromotor M charakteristisch ist und feste Beziehungen zwischen Drehzahl, Strom und Spannung einrichtet.alternative Is it possible, in the control device S store a map that for the respective Electric motor M is characteristic and fixed relationships between Set up speed, current and voltage.
In
Die
Strombegrenzungsmittel
Die
Steuerkennlinie
In
dem ersten Drehzahlbereich
In
dem zweiten Drehzahlbereich
Es versteht sich im vorliegenden Zusammenhang, dass bei dem Vergleich der Steigungen generell der Betrag der jeweiligen Steigungen gemeint ist.It is understood in the present context that in the comparison the gradients generally meant the amount of the respective gradients is.
In
dem fünften
Drehzahlbereich
Mit
anderen Worten wird der Motorstrom i mittels der aufgeprägten Steuerkennlinie
Durch
die Steuerkennlinie
Zudem
ist der Wirkungsgrad eines Elektromotors M im Bereich niedriger
Drehzahlen generell etwas geringer. Demzufolge kann durch die erfindungsgemäße Steuerkennlinie
All
dies erfolgt durch eine elektronische Begrenzung des Motorstromes
auf eine geeignete Momentenkennung, die beispielsweise von der typischen
Anwendung des Arbeitsgerätes
abhängen kann.
Die Steuerkennlinie
In
Die
Steuerkennlinie
Die
Steuerkennlinie
Generell
gilt für
die Steuerkennlinien
In
den
In
Es versteht sich, dass ein solcher Hystereseabschnitt vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise an Drehzahlgrenzen mit der Drehzahl Null angrenzt. Ferner ist es vorteilhaft, jedoch nicht unbedingt notwendig, dass dann, wenn beim Anfahren ein relativ hohes Drehmoment bereitgestellt wird, der maximale Strom bei der Drehzahl Null dem maximal von dem Elektromotor M abgegebenen Strom entspricht.It it is understood that such a hysteresis section preferably, however, not necessarily at speed limits with speed Zero adjoins. Furthermore, it is advantageous, but not essential necessary, that if, when starting a relatively high torque is provided, the maximum current at zero speed maximum of the electric motor M output current corresponds.
Generell
kann der Hystereseabschnitt auch so ausgebildet sein, dass beim
Anfahren generell die normale Kennlinie
In
Die
Steuerkennlinie
Die
Steuerkennlinie
Die
Steuerkennlinie
In der obigen Darstellung versteht sich, dass dann, wenn von einer Steigung einer Kennlinie oder eines Kennlinienabschnittes gesprochen wird, generell der Betrag der Steigung gemeint ist.In the above illustration, it is understood that when speaking of a slope of a characteristic or a characteristic section, the amount of the slope is generally meant.
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